Émergence

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Émergence (homonymie).

L’émergence est un concept philosophique apparu au XIXe siècle grossièrement résumé par l'adage « le tout est plus que la somme de ses parties ». Plus précisément, une propriété peut être qualifiée d’émergente si elle « résulte » de propriétés plus fondamentales tout en demeurant « nouvelle » ou « irréductible » à celles-ci[1]. Ce concept propose ainsi de concilier dans les sciences une approche moniste avec une opposition au réductionnisme, c'est-à-dire postulant une unité fondamentale dans la composition de la nature (que ce soit la matière inerte, les organismes vivants ou le psychisme) mais déniant la possibilité d'une connaissance intégrale de ces phénomènes par la simple connaissance de leurs composants fondamentaux. L'enjeu des divers émergentismes proposés depuis lors étant précisément celui de la clarification des termes « résulter », « nouvelle » ou « irréductible », et de leurs différentes acceptions possibles.

Les deux exemples classiques de phénomènes proposés comme émergents sont la conscience, vue comme une propriété émergente du cerveau, et la vie, vue comme une propriété émergente de la physico-chimie des organismes vivants.

On parle parfois d’émergence synchronique pour qualifier les rapports entre des propriétés considérées à des échelles spatiales différentes, ou d’émergence diachronique pour qualifier l'apparition d'une propriété nouvelle à un moment donné (évolution, embryogenèse...). Selon les auteurs et la définition choisie, l'émergence est aussi souvent associée aux concepts de causalité descendante[2], de survenance[3], de rétroaction[4], d’auto-organisation ou de complexité.

Le développement de la mécanique quantique, qui a fourni une explication physique aux liaisons chimiques, puis de la biologie moléculaire, ont consacré l'approche réductionniste dans les sciences de la nature à partir de l'entre-deux-guerres[5]. Mais un intérêt renouvelé pour le concept d'émergence se fait jour depuis les années soixante-dix, avec l'essor de deux nouveaux champs scientifiques : d'une part les sciences cognitives et la philosophie de l'esprit, qui vont réintroduire l'émergence dans leur analyse des rapports entre le cerveau et l'esprit ; d'autre part l'étude des systèmes complexes, à l'interface entre physique, mathématiques, informatique et biologie, qui va mobiliser cette idée pour mieux appréhender l'apparition de comportements collectifs globaux dans toute une classe de systèmes composés d'un grand nombre de constituants en interaction.

Origine et orientation[modifier | modifier le code]

Le concept d'émergence est historiquement apparu vers 1920 d'un groupe de philosophe et biologistes britanniques n'étant satisfaits ni par le réductionnisme (où comprendre l'élémentaire est censé expliquer le complexe) ni par le vitalisme (mouvement disparu depuis qui opposait au réductionnisme l'idée d'énergie vitale).

Dans son essai L'Homme et la coquille (Variété V, page 557 dans l'édition Folio), Paul Valéry utilise pour désigner l'émergence faible le mot émanation :

« Émaner me semble le seul terme assez près du vrai, puisqu'il signifie laisser suinter. Une grotte émane ses stalactites; un mollusque émane sa coquille. Sur le procédé de cette émanation, les savants nous redisent quantité de choses qu'ils ont vues dans le microscope; ils en ajoutent d'autres que je ne crois pas qu'ils aient vues : les unes sont inconcevables, quoi qu'on en puisse très bien discourir; les autres exigeraient une observation de quelques centaines de millions d'années (...); d'autres demandent çà et là quelque accident très favorable »

Le terme d'émergence désigne en physique théorique un mouvement de pensée externe à la Théorie du tout (théorie à la recherche de l'équation ultime s'appliquant à tous les phénomènes physiques), qui considère les grandes lois physiques comme émergentes, c'est-à-dire « qui ne peuvent pas être déduites de principes plus fondamentaux » comme le définit Robert Laughlin ce qui les rendraient donc relatives aux échelles d'observation.

Le concept d'émergence a été appliqué aux sciences humaines, notamment en théorie et en histoire littéraires, pour la création artistique, en philosophie de l'histoire, ..., par l'enseignement de Jean-Marie Grassin à l'Université de Limoges (v. en particulier : J. Fontanille, B. Westphal, J. Vion-Dury, éds. L'Émergence -- Poétique de l'Émergence, en réponse aux travaux de Jean-Marie Grassin, Bern, Berlin, etc., 2011, et l'article "Émergence" (en anglais) dans le Dictionnaire International des Termes Littéraires

Utilité du concept d'émergence[modifier | modifier le code]

Lorsqu'on sait que certaines caractéristiques conduisent à l'apparition de propriétés émergentes, cette considération permet parfois de ne pas avoir à se préoccuper des détails de causalité sous-jacents et, en fait, contingents.

On considère par exemple que le refroidissement de l'eau va conduire à son organisation en glace sans avoir à descendre au niveau du comportement de chaque molécule. Voir Théorie des systèmes.

Émergences « faible » et « forte »[modifier | modifier le code]

Même s'il existe de nombreuses formulations et conceptions de l'émergence, il est généralement admis que les théories émergentistes du XXe siècle se répartissent en deux catégories principales[E 1] :

  • On parle d'émergence « faible » lorsque la dynamique causale du tout est entièrement déterminée par la dynamique causale des parties[6], et est subjectivement interprétée comme émergente par un observateur extérieur. Dans le cas des molécules d'eau, leur cristallisation en glace est un phénomène qui n'appartient ni à l'hydrogène, ni à l'oxygène, ses constituants. Il s'agit toutefois d'un phénomène qui peut s'expliquer à partir des propriétés de l'hydrogène et de l'oxygène. Il n'y a donc pas de propriété réellement nouvelle, si ce n'est celle qu'un humain peut observer, et qui peut surprendre ce dernier de premier abord.
  • L'émergence « forte » se caractérise principalement par la mise en avant d'une influence fondamentale et irréductible du tout sur les parties, c'est-à-dire par l'apparition d'authentiques agents ou processus causaux à un haut niveau de complexité influençant causalement les processus de même niveau, ou de niveau inférieur[E 1]. Par opposition à l'émergence faible qui, pour sa part, insiste sur le fait que les causes ultimes de tout phénomène, même émergent, se situent fondamentalement au niveau micro-physique. C'est l'existence de telles propriétés émergentes fortes qui est discutée : l'impossibilité, dans tout système complexe, de voir le lien causal entre le niveau micro et le niveau macro pourrait résulter des limites de l'être humain. On peut toutefois citer deux exemples d'émergence qui semblent fortes : l'apparition de la vie à partir de l'inanimé, et l'émergence de la conscience.

Hugues Bersini[7] dénie à la physique et la chimie, dont la pratique se doit d'être réductionniste, la possibilité de nous éclairer sur ce concept d'émergence. En physique et en chimie, le meilleur niveau d'explication reste celui qui sous-tend le phénomène collectif. À ces niveaux, l'émergence n'existe que dans sa version « faible ». La température n'est en rien "davantage" que l'agitation erratique d'un ensemble de particules. En revanche, la biologie offre la possibilité d'une émergence « forte » car tout phénomène biologique collectif (vol d'oiseau, insectes sociaux, métabolisme cellulaire, ...) ne peut être expliqué qu'à la faveur d'un environnement intégratif (jouant le rôle du macro-observateur) et de la sélection naturelle. Deux ingrédients épistémologiques additionnels s'avèrent indispensables à la pleine compréhension du phénomène : l'environnement et la sélection naturelle. Ces deux ingrédients épistémologiques sont absents de la modélisation physico-chimique des phénomènes naturels.

Émergence faible[modifier | modifier le code]

Selon le point de vue de l'émergence faible, qui est de loin le plus répandu parmi les scientifiques et philosophes modernes[E 2], les structures émergentes possèdent bien d'authentiques caractéristiques autonomes, irréductibles, et qui peuvent servir de fondement à des descriptions ou à des théories scientifiques. Ces structures peuvent même être perçues et décrites par ces théories comme des agents causaux. Mais les processus causaux réels et ultimes résident au plus bas niveau, probablement au niveau microphysique[E 2].

Émergence forte[modifier | modifier le code]

Comme le note Timothy O’Connor, la relation causale du tout sur les parties mise en avant par l'émergentisme fort doit bel et bien être conçue comme une influence directe, au plus haut niveau, et non comme une influence macroscopique indirecte via les propriétés des micro-constituants[8],[E 3], car sinon cela reviendrait à de l'émergentisme faible.

Les défenseurs de l'émergence forte font - d'un point de vue philosophique - souvent appel à la théorie aristotélicienne de la causalité qui distingue non seulement les causes efficientes et matérielles, qui correspondent à la notion de cause dans la science moderne, mais aussi la cause formelle, provenant de la forme, structure ou fonction d'un objet qui retrouve un sens en émergentisme fort, qui tente de refonder une théorie de la causalité sur cette base[E 3]. La cause finale aristotélicienne, qui met en jeu des notions comme le vitalisme, le dualisme ou le surnaturel, a tendance à être évitée par la plupart des émergentistes scientifiques[E 3].

Ian Stewart[réf. nécessaire] et Jack Cohen[9] montrent que le concept d'émergence est un point de passage obligé pour expliquer des propriétés macroscopiques que l'on ne sait pas reporter sur des propriétés des seuls composants, et ainsi de suite : en effet, si l'on constate que les chats sont vivement attirés par les souris, il semble absurde d'en inférer que ce sont les molécules des chats qui sont directement attirées par les molécules des souris. La cause de cet attrait doit donc être cherchée dans l'organisation interne de celles-ci, ou de structures plus complexes encore comme, ici, celles des systèmes nerveux et hormonaux.

Exemples[modifier | modifier le code]

Exemple de l'émergence de la propriété enzymatique

L'émergence est un phénomène physicaliste, c'est-à-dire qu'il peut être expliqué par les propriétés physiques, chimiques ou biologiques de la matière.

  • Biochimie : l'émergence de la fonction enzymatique s'explique principalement par le repliement de la protéine d'une forme linéaire en une forme compacte (voir figure ci-contre). C'est le rapprochement dans l'espace tridimensionnel des acides aminés chimiquement actifs (rectangles rouges) qui fait apparaître (émergence) de nouvelles propriétés physico-chimiques dans une région localisée de l'espace : le site actif de l'enzyme.
  • Anatomie : des considérations sur l'apparition de variantes de l'œil dans plusieurs branches très différentes de la classification du vivant incitent à penser que l'apparition de l'œil fait partie des propriétés émergentes prévisibles là où existe une source lumineuse. Dans son livre L'horloger aveugle, le biologiste Richard Dawkins étudie plus en détail le mécanisme de cette émergence à partir d'une simple cellule se trouvant douée au départ de photosensibilité[10], par le biais de sélections naturelles successives. Il utilise pour cela des simulations sur ordinateur. Dans sa théorie de la complexité en mosaïque, Georges Chapouthier vise à expliquer cette émergence par la différenciation et l’intégration d’entités à l’origine juxtaposées et identiques[11].
  • Zoologie (Éthologie et entomologie) : chez les insectes sociaux comme les fourmis ou les termites, il apparait un comportement émergent, effet global qui résulte de l'application de règles locales. « Les études réalisées par les éthologistes ont montré que certains comportements collectifs des insectes sociaux étaient auto-organisés. L’auto-organisation caractérise des processus au cours desquels des structures émergent au niveau collectif, à partir d’une multitude d’interactions simples entre insectes, sans être codées explicitement au niveau individuel. »[12],[13]. Par exemple, par le fait qu'un termite ait plus de chance de déposer une motte de terre en un lieu où il y en a déjà, on verra émerger la construction d'une termitière au sein d'un groupe de termites.
  • Intelligence artificielle : des robots programmés avec des règles simples peuvent avoir des comportements émergents : « An agent typically has certain sensory-motor abilities, i.e. it can perceive aspects of the environment, and depending on this information and its own state, performs a particular behavior [...]. One point of interest has been the emergence of complex global behavior from simple rules and local interactions »[14]
  • Sciences sociales : les institutions, les langages sont des exemples de phénomènes émergent décrits par les sciences sociales[15]. Si, comme l'explique Bernard Walliser, les « phénomènes d'émergence sont tout aussi pertinents dans les sciences sociales qu'en physique ou en biologie »[15], les premiers se distinguent par l'intentionnalité des comportements humains, qui en ayant conscience du phénomène d'émergence peuvent en influencer le cours.
  • Botanique : les brousses tigrées sont des communautés végétales caractérisées par une structure spatiale périodique dite émergente. En effet, cette structure en motif périodique décimétrique à hectométrique, échelle largement supérieure aux individus végétaux qui la composent, est le résultat d'interactions locales entre ces individus et leurs plus proches voisins[16].
  • Neurosciences : des règles simples d'interactions neurales implantées comme des règles d'apprentissage non-supervisé permettent de voir l'émergence de structures complexes. Un exemple est l'organisation du cortex visuel primaire et en particulier l'émergence de la selectivité de ces neurones à de orientations locales dans l'image rétinienne[17]
  • Systémique : l'accent est mis sur le phénomène d'émergence : « Emergence is a concept embedded in system theory »[18]. Ce n'est plus une somme de comportements simples, mais le résultat d'une interaction entre ces comportements et la complexité du système.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Autour de l'émergence[modifier | modifier le code]

Notions concurrentes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « We might roughly characterize the shared meaning thus: emergent entities (properties or substances) ‘arise’ out of more fundamental entities and yet are ‘novel’ or ‘irreducible’ with respect to them. », (en) Timothy O'Connor et Hong Yu Wong, « Emergent Properties », dans The Stanford Encyclopedia of Philosophy,‎ 2012 (lire en ligne).
  2. En anglais downward causation.
  3. En anglais supervenience.
  4. En anglais feedback.
  5. Hervé Zwirn, « Qu'est-ce que l'émergence ? », Sciences et Avenir hors-série, no 143,‎ juillet-août 2005, p. 19.
  6. Bedeau M.A "Weak emergence" Philosophical Perspectives, vol. 11, 1997
  7. Hugues Bersini, Qu'est-ce-que l'émergence, éditeur Ellipse, 2007, (ISBN 978-2729834425)
  8. Timothy O’Connor, (1994), Emergent Properties, American Philosophical Quarterly, 31: 97–8.
  9. Jack Cohen, (en) The Collapse of Chaos: Discovering Simplicity in a Complex World, éditeur Perguin, 2000, 512 pages, (ISBN 9780140291254)
  10. Dawkins, R., 1986. The Blind Watchmaker: Why the evidence of evolution reveals a universe without design. W.W. Norton and Company, New York, p. 93.
  11. Chapouthier G., 2001. L'homme, ce singe en mosaïque, Editions Odile Jacob, Paris
  12. Intelligence collective des fourmis et nouvelles techniques d'optimisation, CNRS Info n° 386, septembre 2000
  13. Etude de l'INRIA sur les "Modèles d'inspiration biologique"
  14. Iida F. et al., 2004, Embodied Artificial Intelligence, Springer, p. 9. Voir aussi Langton, C. G. (1995). Artificial life: an overview, Cambridge, Mass.: MIT Press.
  15. a et b B. Walliser "Deux modes d'émergence" Hors série Sciences & Avenir n°143 "L'énigme de l'Emergence"
  16. Rietkerk, M., Dekker, S. C., De Ruiter, P. C. & Van De Koppel, J. (2004a) Self-organized patchiness and catastrophic shifts in ecosystems. Science, 305, 1926-1929.
  17. B. A. Olshausen and D. J. Field. Emergence of simple-cell receptive field properties by learning a sparse code for natural images. Nature, 381(6583):607–9, jun 1996.
  18. Beckenkamp, Martin, The Herd Moves? Emergence and Self-organization in Collective Actors (July 2006). MPI Collective Goods Preprint No. 2006/14 Available at SSRN
  1. a et b p. 7 "Weak and Strong Emergence"
  2. a et b p. 21
  3. a, b et c p. 4